声光控自充电LED节能灯设计论文

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1、声光控自充电LED节能灯设计摘要：俗话说“眼睛是灵魂的窗户”。我认为灯光是指导思想的方向标志。在生活中，我们一直使用灯，如台灯，路灯，荧光灯，探照灯，灯笼等，但无论哪种灯具，它们的作用都是一样的 - 照明。因此,设计实用方便的照明是我们共同的愿望。我们在生活中使用的最常见的灯是走廊里的灯光。居住在住宅楼的人应该知道走廊很窄，晚上走路非常不方便。如果走廊的照明始终开启，则不可避免。这将浪费国家资源，因此设计一种不浪费国家电力且方便实用的照明系统是非常实用的。本设计主要介绍声光控制的电路设计。声光控制由光敏电阻实现。当光敏电阻在背光中时，光会慢慢地熄灭，也就是说，当人走过时。在某些电路中，这个原理

2、也可以通过声音的振动来实现。当人走过时，通过简单地用手布置灯来自动打开灯，然后人关闭然后熄灭。这为路人提供了便利，同时也达到了节电和节能的目的;延长灯的寿命。在现实生活中，节能和节能可以实现更多的自动化。在学校，机构，工厂和矿山的公共场所以及居民区的公共建筑中，长时间照明的现象非常普遍，这造成了巨大的能源浪费。另外，由于频繁切换或人为因素，墙壁开关的损坏率高，增加了维护量，浪费资金。同时，为了加强我们对模拟电子技术，数字电子技术，电子技术的理解和巩固，我花了一个月的时间来毕业设计，而我的设计是声光控制照明的设计，我设计了一个声光双控白炽灯节能照明，电路新颖，安全省电，结构简单，安装方便，使用寿

3、命长。在该设计中，介绍了各种声光控制灯控制器的组成，性能，适用范围和工作原理。给出了每个电路的原理图和元件参数。节电效果非常明显，维护量大大减少。省钱并使用得很好。日光很好，无论传球者多么响亮，它都不会是灯泡。在夜晚的黑暗中，一旦检测到声音破碎，电路的声音拾取将自动点亮以获得行人照明。几十秒后，它会自动关闭，节省能源，节省电力。关键词：与非门放大;光电二极管;可控开关;延迟电路。Acousticlight-activatedLEDenergy-savingfloodlightdesignAs the saying goes,the eyes are the Windows to the sou

4、l. I think a lamp is a beacon to the soul. In the life, we are using the light everywhere, such as desk lamp, street lamp, fluorescent lamp, search light, coloured lamp to wait a moment, but no matter be the lamp of what style, their action is consistent - illume. Accordingly,Designing a practical a

5、nd convenient floodlight is our common wish. And we use the most common lamp corridor lamp life, lived in residential buildings should know that have a narrow corridor, walk in the evening is not very convenient, if let corridor lights have been lit, the hard to avoid can waste of national resources

6、,Therefore, it is of great practical significance to design a lighting system that is very convenient and practical to waste national power.This design mainly introduces the circuit design of sound and light control. Acousto-optic control is achieved by a photoresistor. When the photoresistor is in

7、the backlight, the light will slowly go out,This is also the time to walk people by.In some circuits, this principle can also be achieved by the vibration of the sound. When a person walks by, the light will automatically turn on and off after he leaves with a light touch. In this way, the passers-b

8、y provided the Corresponding convenience, at the same time, also achieve the purpose of saving electricity and energy; extend the life of the bulb. In the real life of energy saving, more automation can be achieved.In the public places of schools, government agencies, factories and mining enterprise

9、s, as well as the public corridors in residential areas, the phenomenon of the ever-burning lamps is very common, which has caused a great waste of energy. In addition,As a result of frequent switching or human factors, the damage rate of the wall switch is very high, increasing the amount of mainte

10、nance. a waste of money. At the same time, in order to strengthen our analog electronic technology, digital electronic technology, electronic technology to understand and consolidate, it took me a months time for graduation design, I design is sound and light control lighting design of the topic, I

11、designed a novel circuit, security, power saving, simple structure,Easy to install, the sound and light control incandescent energy-saving lamps have a long service life.In this design, the composition, performance, application range and working principle of various sound-light control street lamp c

12、ontrollers are introduced, and the circuit schematic diagram and component parameter selection are given. The power saving effect is very obvious, and at the same time, the maintenance amount is greatly reduced and the capital is saved. The use effect is good. The light is good during the day, and n

13、o matter how loud a passer-by makes, it wont be a light bulb. At night, when the light is dim, the circuit pickup will automatically light up and turn off after a few seconds when it detects a sound.Keywords: nand gate amplification; Photodiode; Controllable switch; Delay circuit.目 录一、引言：41、研究课题的背景5

14、2、 课题研究的目的和意义53、 国内和国际概况64、 LED简介75、 发光二极管结构7（1） 支架8（2） 银胶8（3） 晶片Chip9（4） 金线10（5） 环氧树脂10（6） 模具条10二、 LED灯的历史11三、 LED灯的优点121、 发光效率高122、 功耗低123、 使用持久134、 安全可靠135、 环保136、 其他13四、 LED灯的发光原理、特性141、 LED灯的发光原理142、 LED灯的发光机理143、 LED灯发光效率144、 LED光学特性155、 LED灯电气特性156、 LED热特性157、 大功率LED封装158、 LED灯的寿命15五、 LED的主要参

15、数151、 主要参数152、 LED电特性16（1） 正向死区16（2） 正向工作区16（3） 反向死区16（4） 反向击穿区163、 最大允许功耗PFm174、 响应时间17六、 方案选择171、 LED利用门电路来完成声光控的调节172、 采用LM317驱动183、 使用了数字集成电路cd401118七、整体计划191、 课题分析192、 设计方案203、 总体设计方案204、 电路原理设计215、 方案论证216、 电路如何工作22（2） 、滤波稳压电路23（3） 声光控电路24（4） 延时电路25（5） 显示电路257、 器件的选择及检测方法26（1） ic选择cmos数字集成电路cd

16、401126（2） 测量方法268、 安装制作29七、 结果和结论291、 实验结果302、 实验结论30八、 总结30九、 谢辞30一、引言：21世纪的新光源，使得它在彩灯装饰和照明领域越来越多的使用。在未来，市场规模和白光LED发光二极管的应用将无限宽广，并将进入普通家庭，取代各种传统的室内和室外照明灯具。LED的最大特点是，它不需要预热时间，在开关，响应速度快（约10 -9秒），安全性和光源控制成本低的生活没有影响，使得频繁的切换可能的，而且它在声光控灯被使用。它的最佳光源。今天，当地球资源枯竭时，环保和节能是当今各行业发展的重点，特别是需要消耗大量电力的照明行业。在灯具类型的研究和开发

17、中，它还注重环保和节能的特点。因此，开发新型高效，节能，长寿命，高显色指数，环保光源对家居照明节能具有重要意义。因此，LED灯的许多优点可能在未来取代传统的照明设备，尤其是白光LED，这是照明行业非常希望的。它是照明产品的新兴光源，被称为“绿色照明”光源。发展潜力无限。白光LED具有体积小，发热量低，寿命长，功耗低，响应速度快等优点，但没有白炽灯泡，高功耗，大热量，低光性能，易碎，荧光粉废料含有汞并污染环境，因此他们对照明行业非常乐观。中国照明协会主席陈燕生于2006年6月19日预测，“LED预计将在五年内广泛应用于普通照明。”因此，人们认为这是跨世纪值得关注的重大事件，它是抢先技术专家高科技

18、领域的制高点也是企业家获取巨额利润的战场。半导体节能声光控制照明在各个领域的新系统设计和研究中显示出强大的推广和应用前景。随着电子技术的发展，尤其是数字技术的发展，实现灯具自动照明，节约能源，节约电力，延长灯具寿命，用数字电路技术变得越来越重要。对我们的现实生活。声光控制电路已成为人们日常生活中不可或缺的必需品。它不需要开关。当有人经过时，它会自动点亮。它广泛用于走廊和走廊等公共场所，为人们带来了美好的生活。方便。因此，它已被广泛使用。声光控制电路是在声光控制电路中工作的电子开关。它将声音（例如拍手）和光转换成电信号，并对它们进行放大和整形，以输出切换信号以控制各种电器的操作。它在工业设备和家

19、用电器的自动控制中具有广泛的应用。由于该电路广泛应用于人们的日常生活中，因此具有很好的重复使用效果。该电路采用仿真软件设计。来进行仿真然后才确定下来的,虽然用的仅仅是EWB软件,但是在论文中也是比较有特色。能够使人们在不知不觉中感受方便。1、研究课题的背景随着千禧年的钟声响起，历史的车轮已经进入了一个新的世纪，即21世纪。站在新世纪的门槛上，我们感受到了快速发展的现代技术。因此，对照明的需求不断发展，人们有意识地使用各种方法来改进它。照明不仅改变了人们在阳光下生活的方式，也改变了日落。它也丰富了我们的精神世界。是的，也许你不禁要问：“为什么小灯具有如此神奇的效果。”我认为这是由于其结构和发明原

20、理！有多少秘密值得探索和发现？有了这个问题，我们一起选择了这个主题，并从研究中找到了答案！2、 课题研究的目的和意义研究目的：通过这项研究，我们希望进一步了解其发明原则，澄清其发展背景，并将我们学到的知识应用于实验探索，提高我们的动手能力，创新意识和锻炼思维活动无疑是一个很有帮助。同时，我们也希望这项研究能使学生进一步了解照明，而不仅限于教科书知识。从一个小突破点开始，掌握另一项科技知识，以实现课堂以外的另一项改进。为现代教育科学尽一份力量!研究意义：使用声光控制延迟开关来取代住宅社区走廊上的开关。只有在天黑后，当有人走过楼梯并发出脚步声或其他声音时，走廊灯会自动点亮并提供照明。当人们进入房屋

21、或走出公寓时，走廊灯会在延迟几分钟后自动熄灭。白天，即使有声音，走廊灯也不会亮，这样可以达到节能的目的。声光控制延时开关不仅适用于居住区的走廊，也适用于工厂，办公楼，教学楼等公共场所。具有体积小，外形美观，易于生产的优点。可靠的工作等，适用于各种建筑物。走廊里的照明设备。降低能耗，节约能源，关注环境保护是当今世界的主要趋势。消耗高能量并增加温室效应的白炽灯变得越来越不受欢迎。在宣布“欧盟在下一年阻止白炽灯”的时间表之后，世界各地放弃白炽灯已成定局。环保型节能荧光灯是白炽灯的替代品。节能荧光灯VS白炽灯，在赢得游戏方面毫无悬念，但走廊照明限制了荧光灯的使用，因为走廊照明是不可持续的，有些人需要通

22、光，而且不断切换开关会影响荧光灯的使用寿命，因此声光控制白炽灯广泛应用于走廊照明领域。3、 国内和国际概况由于近年来中国照明设备行业的迅速崛起，中国已成为电光源产品的主要出口国之一。照明设备行业是一个普遍竞争的行业，也是中国轻工业对外开放的最早行业之一。入世后，世界上一些知名大品牌先后进入国内生产和销售领域，使国内竞争国际化。努力增加不同等级，模式和不同用途的节能光源和照明灯具的发展，加快绿色节能光源产品的开发，推广和应用，是当前照明结构调整的重点中国设备行业。中国照明设备行业将面临前所未有的机遇和挑战，其带来的巨大商业利益也成为一些企业关注的焦点。随着全球经济一体化，发达国家产业调整步伐进一

23、步加快。普通照明电器产品的生产已转移到发展中国家，中国是一个更适合的国家。首先，中国有生产这些产品的条件，其次，劳动力成本相对较低，这使中国逐渐成为照明电器产品的主要出口国。展望未来国内市场，需求将逐年增长。以下强势因素表明，中国的照明市场仍有很大的发展潜力。在基础设施建设方面：加快机场，铁路，港口，城市轨道交通等的发展，每个项目都需要照明。城市照明工程：城市广场，绿地，道路，建筑物泛光照明，已从大城市发展到中小城市。根据国内外市场需求的预测，中国照明产业的高速增长期将持续，如何预测未来更加科学。进一步提高照明产品的质量和档次，进一步提高照明产品的质量和档次既是我们面前的一个话题，也是整个行业

24、共同努力的长期目标。就国内市场需求而言，人们的生活水平逐步提高，对生活环境质量的要求越来越高，对照明电器产品的要求也越来越高。新的建筑照明标准已经完成，将被批准实施。新标准基本符合国际标准。提出了不同场合的照明要求。我们的生产企业也必须满足新标准的要求，并为各种照明场所提供相应的产品。 。从国际市场分析来看，虽然我们的出口量逐年大幅增加，但我们的大部分产品仍处于国际市场的中低档。去过法兰克福的人都经历过这种情况。我们的产品仍然超过国际先进水平。间隙。此外，如果出口大量劣质低价产品，也会遇到反倾销诉讼，影响整个行业的出口。因此，我们仍然要大声说出来，质量就是企业的生命。中国已成为全球照明电器产品

25、的主要生产国。我们的目标是成为照明电器产品的强大生产商。我们和发达国家都在照明电气产品的质量，等级，生产工艺，设备，材料和新产品开发能力。有明显的差距。看到我们取得成绩的同时,我们也可以清楚地了解我们存在的差距并继续取得进展。让我们在业界共同努力，为照明行业的健康发展做出更大的贡献。中国照明协会主席陈燕生于2006年6月19日预测，“LED预计将在五年内广泛应用于普通照明。” 4、 LED简介发光二极管（LED）是电致发光光电器件。早在1907年，人们就发现一些由半导体材料制成的二极管在正向传导时会产生物理照明现象，但是1969年生产出具有一定发光效率的红色LED。迄今为止，LED已经生产了3

26、0多年。回想起来，它已经蓬勃发展。各种类型的LED，使用LED进行二次开发的产品以及与LED兼容的产品（例如白光LED驱动器）正在迅速发展。新产品不断上市，并已发展成为许多新兴产业。 LED发展历史已有数十年历史。在照明领域的应用仍然是新技术。随着LED技术的快速发展，其发光效率将逐步提高。 LED的应用市场将更加广泛。特别是在全球能源短缺的背景下，LED在照明市场的前景越来越受到世界的欢迎。在未来10年，它将成为最有前途的市场，最大的市场将成为取代白炽灯，钨灯和荧光灯的最大潜在商品。展望未来还期望更进一步地提高。早期的LED主要用于制作指示灯。它的发光强度不高，一般小于1mcd，而且只有几个

27、高另外，发光效率不高，一般小于0.21m / W，其功率仅为几十mW至几百mW（属于低功率LED）。本文从增加发光强度开始。5、 发光二极管结构LED灯（led灯）主要由五种材料组成：支架，银胶，硅片，金线和环氧树脂。 图1 结构（1） 支架1、支架的作用用来导电和支撑 2，支架的组成，支架是由支架材料的电镀形成的，而材料是铜，从内到外。镍、铜、银这五层所组成。3、支架类型用杯架做一个集中平头支架做大角度散光型灯。A、2002杯/平头这种支架一般不需要高角度和亮度的材料。引脚长度比其他支架短约10mm。引脚间距为2.28mm。B、2003杯/平头一般用来做5以上灯的外露针长度为+ 29mm，-

28、27mm。引脚间距为2.54 mm。C、2004杯/平头：用于制作amp3的LampPin长度和间距与2003支架。D、2004 LD /DD用于制作蓝色，白色，纯绿色，紫色灯可焊双线杯深。 E，2006两极均为平头型，用于做闪光灯捣固IC，焊接多条线。F、2009用于制作双色灯杯可固定在两个芯片中，三针脚控制极性。G，2009-8 /3009用于制作三色灯杯可以是实心三个晶圆四针脚。（2） 银胶银胶的作用是固定晶圆并导电。银胶的主要成分是银粉占75-80，EPOXY环氧树脂占10-15，添加剂占5-10。使用前应将银胶解冻并充分搅拌。长时间放置后银粉会沉淀。如果不均匀搅拌，会影响银胶的性能。

29、（3） 晶片Chip图2 发光二极管和LED芯片的结构组成1、晶圆晶圆的作用是LED灯的主要成分是一种发光半导体材料。2、晶圆组成晶圆是由磷化镓GaP，砷化铝砷化镓GaAlAs或砷化镓GaAs，氮化GaN等材料制成，其内部结构具有单向导电性。3、晶圆结构：焊接单线正P / N结构晶圆双线晶圆。晶片的尺寸mil晶片的焊盘通常是金焊盘或铝焊盘。垫的形状是圆形，方形，十字形等。 4、薄膜的颜色晶片发光的颜色取决于波长。常见可见光的分类大致为深红色700 nm，深红色640-660 nm，红色615-635 nm，琥珀色600-610 nm，黄色580-595 nm，黄绿色565-575 nm，纯绿色

30、500 540nm，蓝色450-480nm，紫色（380-430nm）。白光和粉红色光是光效的混合物。最常见的是蓝色+黄色磷光体和蓝色+红色磷光体的混合物。5、wafer的主要技术参数A、晶片的伏安特性图B、将正向电压VF施加到晶片上的电压以使晶片导通。该电压与芯片本身和测试电流具有对应关系VF过大会使晶片被击穿。C、施加一定电压后正向电流IF芯片产生的正向电流。IF的大小与正向电压的大小有关。晶片的工作电流约为10-20mA。 D、反向电压VR在晶片上施加反向电压。E、反向电流IR是指在施加反向电压之后由晶片产生的泄漏电流。电流越小越好。由于电流很大，晶片很容易反转。 F、亮度IV指的是光源

31、的亮度。单位换算1cd = 1000mcdG、波长反映了晶片的发光颜色。不同波长的晶片具有不同的照明颜色。单位nmH、光是电磁波的一种。波长在0.1mm-10nm之电磁波称为光。 （4） 金线金线的作用将晶片PAD焊盘连接到支撑件并使其能够导通。金线的纯度为99.99，Au的伸长率为2-6，金线的尺寸为0.9，1.0，1.1等。（5） 环氧树脂环氧树脂的作用通过稍微改变灯的发光颜色的亮度和角度来保护灯的内部结构以使灯成形。封装树脂包括四部分：胶主剂，B胶硬化剂，DP扩散剂和CP着色剂。其主要成分是环氧树脂环氧树脂，酸酐酸酐，高光扩散填料，光扩散和热稳定染料染料。（6） 模具条模具条是由Lamp

32、形成的模具，并且通常具有圆形形状，方形形状，塔形形状等。支架的深度由卡的高度决定。模具条应存放在干净且低于室温的环境中，否则会影响产品的外观。6、 照明原理 发光二极管由诸如GaAs砷化镓，GaP磷化镓，GaAsP磷砷化镓等的III-IV化合物制成，并且其核心是PN结。因此，它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通反向截止和击穿特性。此外，它在某些条件下也具有发光性质。在正向电压下，电子从N区域注入P区域，并且空穴从P区域注入N区域。进入其他地区的少数民族少数民族的一部分与多数载体多子子组合发光。假设发光在P区发生，注入的电子直接与价带空穴复合发光或首先被发光中心捕获，然后与空穴重新结合。除

33、了这种发光复合材料之外，一些电子被非导电中心的中心捕获在导带中心附近和中间带，然后每次释放的能量与空穴复合不足以形成可见光。光。复合发光量相对于非发光复合量的比例越大，光子量子效率越高。由于复合在少数载流子扩散区域中发光，因此仅在PN结表面的几m内产生光。许多类型的发光二极管的特征在于发光材料：磷化镓GaP发光二极管，砷化镓GaAsP发光二极管，砷铝镓GaAIAs发光二极管等，其发射红色，黄色，绿色和隐形红外发光二极管等，根据功率可分为低功率HG 400系列，中功率HG50系列和大功率HG52系列发光二极管，此外还有多色，变色发光二极管等。 图3 发光二极管 图4 附发光二极管在电路中的符号及

34、LED发光原理图7、 发光强度及发光效率的提高作为指示灯应用，存在几种mcd发光强度，但是由LED组成的数字管或字符管的亮度似乎不足。如果用于室外信号或标志显示，其亮度太低。不能满足使用要求。因此，LED的主要发展方向是增加发光强度（即一般增加亮度）。随着半导体材料和半导体工艺技术和设备的发展，LED的亮度不断提高，并且开发出高亮度和超高亮度LED，并且不断创造新的记录。LED的发光强度和发光效率的提高主要取决于所用半导体材料的发展及其工艺技术。早期的LED主要使用GaAs，GaP（双元素半导体材料）和GaAsP（三元素半导体材料）。在1994年左右使用AIInGaP（四元素半导体材料）后，发

35、光强度和发光效率大大提高。此外，在工艺技术中，在发光强度和发光效率方面使用由Gane衬底上的AilnGaP材料产生的红光和黄光LED以及由SiC衬底上的InGaN材料产生的绿光和蓝光LED改善。2、 LED灯的历史LED是能够将电能直接转换成可见光的半导体发光器件。该材料使用III-V化学元素如磷化镓（GaP），砷化镓（GaAs）等），并且照明原理是直接转换电能。对于光能，即通过电子和空穴的组合向化合物半导体施加电流，能量以光的形式释放，形成发光效果，属于冷光，理论寿命超过100,000小时。最早的LED光源是在20世纪60年代初推出的。当时使用的材料是磷化镓镓（GaAsP），其发射红光（p=

36、 650nm）。当驱动电流为20mA时，光通量仅为几千流明，相应的发光效率约为0.1lm / W.在20世纪70年代中期，引入元素铟（In）和氮（N）以产生绿光（p= 555nm），黄光（p= 590nm）和橙光（p= 610nm），并且发光效率为也增加到1流明。 /瓦。在20世纪80年代早期，出现了砷化镓（GaAlAs）的LED光源，使得红色LED的发光效率达到每瓦10流明。 LED具有体积小，寿命长，驱动电压低，功耗低，反应速度快，抗冲击性好等优点。它广泛应用于信号指示，数字显示等领域。随着技术的不断进步，超高亮LED的发展取得了成功，尤其是白光LED的成功开发。近年来，它生产的照明灯组装

37、有超亮白色LED发光二极管。与传统照明相比，在功耗，亮度和寿命方面无可比拟的优势已成为21世纪的新光源，使其越来越多地应用于灯笼装饰和照明领域。未来，白光LED LED的市场规模和应用将无限广阔，并将进入普通家庭，取代各种传统的室内和室外照明灯具。 LED的最大特点是它不需要加热时间，开关次数对寿命没有影响，反应速度快（约10-9秒），安全性和光源控制成本低，使得频繁切换可能，它适用于声光控制灯最好的光源。LED声光控制灯与LED灯和声光控制电路集成在一起。它易于安装，使用寿命长。灯座采用国标E27。该LED采用高亮度白光LED，单亮度6LM以上，色温6500-7500，总能耗为2.5W，相当

38、于40W白炽灯的亮度。声光控制电路是由声，光和时间延迟技术组成的自动照明开关。当日光或灯光强烈时，开关电路自锁，LED灯不亮，当灯光昏暗或夜晚来临时，开关进入准备工作状态，此时，即将到来的人有声音源，如脚步声，说话声，拍手等，开关自动开启，灯亮，延时后自动关闭时间，从而实现“人物曝光，人走了对光“出”，杜绝长光，使LED声光控制灯能耗低，寿命长。3、 LED灯的优点1、 发光效率高经过几十年的技术改进，LED的发光效率得到了很大提高。白炽灯，卤钨灯照明效果为12-24 lm / W，荧光灯50-70 lm / W，钠灯90-140lm / W，大部分功耗变为热量损失。 LED光效提高到100-

39、200流明/瓦，光线单色度好，光谱窄，无需过滤即可直接发出彩色可见光。目前，世界各国都加大了提高LED光效的研究，在不久的将来它们的发光效率将大大提高。2、 功耗低LED具有快速响应速度，可以在高频下工作。具有相同的效果，功耗是白炽灯和荧光灯管的一半的八分之一。据日本估计，日本将用荧光灯的效率提高两倍的LED取代日本的白炽灯和荧光灯。每年可节省相当于60亿升原油的资源。就桥护栏灯而言，荧光灯的效果相同，为40W，每个LED的功率仅为8W，可以改变颜色。3、 使用持久LED采用电子光场辐射发光，灯丝光易燃烧，热沉积，光衰减等缺点。 LED灯体积小，重量轻，采用环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和

40、振动，不易破碎。当亮度减半时，单个LED发光二极管可以达到100,000小时的理论寿命。 LED灯的使用寿命可达5 - 10年，可大大降低灯具的维护成本，避免频繁更换灯泡的痛苦。而且，LED照明设备（如灯条塑料和灯壳）的整体包装材料在日晒雨淋下容易损坏，直接影响LED照明设备的整体寿命。4、 安全可靠LED发热量低，无热辐射，冷光源，安全接触;精确控制光线类型和照明角度，柔和的光线颜色，无眩光;没有汞，钠和其他可能对健康有害的物质;内置微处理器可以控制发光强度，调整照明方式，实现光与艺术的结合。 LED具有体积小，重量轻，不易断裂，防震，24V工作电压等特点，在各种环境下都非常安全可靠。5、

41、环保LED是一种全固态发光体，抗振动，抗冲击，不易破碎，废物可循环使用，无污染。光源尺寸小，可以随意组合，易于开发成轻薄的小型照明产品，并且易于安装和维护。当然，节能也是我们考虑使用LED的主要原因。也许LED光源比传统光源更贵，但我们可以节省一年的节能光源投资，这样我们每年可以获得几倍的节能净收入，持续4 - 9年。如果它应用于夜间照明，它可以突出建筑物的形状和功能，简单明亮的夜间照明，充分体现了建筑师的设计风格和意图;通过相邻面之间的亮度变化和色差来突出建筑物。轮廓确保建筑物的完整性并具有良好的立体感;避免使用大功率泛光灯来减少眩光和由此产生的光污染，从而最大限度地减少灯的环境干扰。6、

42、其他除了无汞，节能，节省材料，对环境无电磁干扰，无有害辐射等五大优势外，LED光源在照明领域尤其在景观照明领域具有诸多优势。如：低压电源 - 无高压连接，绝缘成本小得多，可靠性高。简单的配件 - 无启动器，镇流器或超高压变压器。结构简单 - 固体光源的最大优点，无曝气，无玻璃外壳，无气密封，耐冲击。良好的可控性 - 快速响应时间（微秒级），可以反复重复，基本没有惯性，不累。颜色是纯净的 - 颜色是由半导体PN结本身产生的，纯净和厚实。丰富的色彩 - 三原色和数字技术，可以演变出任何颜色。轻质结构 - 节省材料，节省成本;对灯具强度和刚度的要求很低。4、 LED灯的发光原理、特性1、 LED灯的

43、发光原理发光二极管是直接将电转换为光的固态半导体器件。 LED的核心是半导体晶片，其一端连接到支架，一端是负极，另一端连接到电源的正极，因此整个晶片被环氧树脂封装。半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，其中空穴占优势，另一端是N型半导体。在这边主要是电子,中间通常是1至5个循环的量子阱。当通过导线向晶片施加电流时，电子和空穴被推入矢量子阱中。在量子阱中，电子与空穴重新结合，然后能量以光子的形式发射。这是LED照明的原理。而光的波长是光的颜色。是由形成P-N结的材料决定的。2、 LED灯的发光机理PN结的端电压构成一定的屏障。当施加正向偏压时，势垒减小，并且P和N区域中的多数载流子彼此扩散

44、。由于电子迁移率远大于空穴迁移率，大量电子扩散到P区域，这构成了P区域中少数载流子的注入。这些电子与价带中的空穴复合，并且在重组期间获得的能量以光能的形式释放。这是PN结照明的原理。3、 LED灯发光效率通常被称为组分的外量子效率，它是组分的内部量子效率和组分的提取效率的乘积。元件的内部量子效率实际上是元件本身的电光转换效率，主要与元件本身的特性（如能带，缺陷，元件材料的杂质），成分和组成有关。组件的结构。组件的提取效率是指在组件内部产生的光子被组件本身吸收，折射和反射之后可以在组件外部测量的光子数。因此，涉及提取效率的因素包括组分材料本身的吸收，组分的几何形状，组分和包装材料的折射率差异，以

45、及组分结构的散射特性。元件的内部量子效率和元件的提取效率的乘积是整个元件的发光效果，即元件的外部量子效率。早期的组件开发侧重于提高其内部量子效率。主要方法是提高阻挡层晶体的质量，改变阻挡层晶体的结构，使电能不易转换成热能，从而间接提高LED的发光效率，从而得到一个关于70。内部量子效率，但这种内部量子效率几乎接近理论极限。在这种情况下，不可能通过增加模块的内部量子效率来增加模块的总光量。因此，提高组分的提取效率成为重要的研究课题。目前的方法主要有：晶粒形状的变化-TIP结构，表面粗化技术。4、 LED光学特性LED提供具有大半宽度的单色光。由于半导体的能隙随着温度的升高而降低，半导体发射的峰值

46、波长随温度增加，即光谱发生红移，温度系数为+2。 3A /。 LED发光亮度L近似与正向电流成比例，K是比例系数。随着电流增加，光的亮度也大致增加。另外，光的亮度也与环境温度有关。当环境温度高时，复合效率降低并且发光强度降低。5、 LED灯电气特性电流控制器件具有类似于PN结的UI曲线的负载特性。正向导通电压的非常小的变化引起正向电流（指数电平）的大的变化，小的反向漏电流和反向击穿电压。在实际使用中，您应该选择。随着温度升高，LED正向电压变小，具有负温度系数。 LED消耗功率，其中一部分转换为光能，这正是我们所需要的。其余部分转换为热量，导致结温升高。发射的热量（功率）可表示为。6、 LED

47、热特性在低电流下，LED温升不明显。如果环境温度高，则LED的主波长将发生红移，亮度将降低，并且光的均匀性和一致性将恶化。特别是，点阵和大显示屏的温度升高对LED的可靠性和稳定性具有更显着的影响。因此散热设计非常重要。7、 大功率LED封装主要考虑散热和光输出。在散热方面，铜基热衬里用于连接铝基散热器，焊点用作芯片和热衬里之间的连接。这种散热方法效果更好，性价比更高。在光输出方面，采用芯片翻转技术，在底面和侧面添加反射面以反射浪费的光能，从而可以获得更多的发光。8、 LED灯的寿命LED的长期运行会因光衰而导致老化，特别是对于大功率LED，光衰的问题更为严重。在测量LED的寿命时，仅使用灯的损

48、坏作为LED寿命的终点是不够的。通过LED的光衰减百分比（例如35）来指定LED的寿命更有意义。5、 LED的主要参数LED是使用复合材料形成pn结的光电器件。它具有pn结器件的电特性：I-V特性，C-V特性和光学特性：光谱响应特性，发光强度方向性特性，时间特性和热特性。1、 主要参数传统单色LED的照明颜色与照射波长有关，而照射波长又取决于用于制造LED的半导体材料。红色LED的波长一般为650700nm，琥珀色LED的波长一般为630650nm，橙色LED的波长一般为610630nm，黄色LED的波长约为585nm。二极管的波长通常为555570nm。2、 LED电特性I- V特性表征LE

49、D芯片的pn结制备性能的主要参数。 LED的I-V特性具有非线性，整流特性：单向导电性，即正偏压的应用表现出低接触电阻，反之亦然。图4 I-V特性曲线（1） 正向死区（图oa或oa段）a点对于V0为开启电压，当VVa，外加电场尚克服不少因载流子扩散而形成势垒电场，此时R很大；开启电压对于不同LED其值不同，GaAs为1V，红色GaAsP为1.2V，GaP为1.8V，GaN为2.5V。（2） 正向工作区电流IF与外加电压呈指数关系IF=IS(eqVF/KT1)-IS为反向饱和电流。V0时，VVF的正向工作区IF随VF指数上升IF=ISeqVF/KT（3） 反向死区V0时pn结加反偏压V=-VR时

50、，反向漏电流IR（V=-5V）时，GaP为0V，GaN为10uA（4） 反向击穿区V-VR，VR称为反向击穿电压；VR电压对应IR为反向漏电流。当反向偏压一直增加使V-VR时，则出现IR突然增加而出现击穿现象。由于所用化合物材料种类不同，各种LED的反向击穿电压VR也不同。3、 最大允许功耗PFm当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UFIF。LED工作时，外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，还有一部分变为热，使结温升高。若结温为Tj、外部环境温度为Ta，则当TjTa时，内部热量借助管座向外传热，散逸热量（功率），可表示为P=KT（TjTa）。4、 响应时间响应时间表征某一

51、显示器跟踪外部信息变化的快慢。现有几种显示LCD（液晶显示）约10-310-5S，CRT、PDP、LED都达到10-610-7S（us级）。响应时间从使用角度来看，就是LED点亮与熄灭所延迟的时间，即图中tr、tf。图中t0值很小，可忽略。响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。LED的点亮时间上升时间tr是指接通电源使发光亮度达到正常的10%开始，一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。不同材料制得的LED响应时间各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其响应时间10-9S，GaP为10-7S。因此它们可用在10100MHZ高频系统。6、 方案选择从实验的主要内容与

52、要求中可以看出该电路可以有以下几个方案：1、 LED利用门电路来完成声光控的调节电路图如下图所示：图5 LED电路图LM317是LED的恒流源。在该系统中，4.7uF / 400V电解电容经过滤波后获得5V电压并提供给4011.白天有光时，光电二极管D5选择2CU2A，暗电流小于或等于0.2uA，光电流大于30uA，灵敏度大于或等于0。5uA / Uw处于低电阻状态。 IC1A中的引脚1和2为低电位，3引脚为高电位。无论白天是否有声音，或者IC1B中的4引脚电位如何，IC1D中的13引脚始终被钳位。高电位，12英尺也是高电位，因此11英尺是低电位，晶闸管被切断，LED灯不亮。当D5在夜间不亮时

53、，它处于高阻状态。 IC1A的3引脚为低电平，IC1D的11引脚为高电平，触发SCR SCR导通，LED点亮。同时，10uF电容器充电。在充电开始时，IC1C中的引脚8和9为高电平，因此12个引脚为低电平。在一分钟的声音之后，IC1D中的13引脚返回到高电位，但由于引脚12为低电平，引脚11继续为高电平并且灯继续点亮。 10uF电容继续充电。一分钟后，IC1C中的引脚8和9为低电平，11个引脚也变为低电位。晶闸管关闭，灯熄灭。2、 采用LM317驱动LED应由恒定电流供电，否则容易因老化而损坏。你可以使用LM317，原理是使用317的检测和控制电压不变。再除电阻,就是恒流值。电路如下图。灯可以

54、根据需求接多少个。改变R1可改变电流,电流=1.25/R1。图6 恒定电流供电3、 使用了数字集成电路cd4011内部包含四个独立的与非门IC1AIC1D，使电路结构简单，操作可靠性高。电路图如下：图7 数字集成电路cd4011在这些课程中，因为我在学校学过数字电路和门，这种方法相对简单实用，它可以充分反映我掌握学校知识的程度。但是，该系统成本低。它很容易实现为恒流电路。如果使用恒压电路，电压非常不稳定，所以我选择了第三种方案。七、整体计划1、 课题分析电流，齐纳二极管;麦克风;光电二极管;晶闸管开关。可以通过调节电阻器和电容器的大小来改变灯开启的时间长度。如果时间太长，则应减小电阻器或电容器

55、的值，反之亦然。光电二极管和麦克风的高度也会影响灯的时间。声光控节电开关，日光或灯光亮时，节电开关关闭，灯不亮;当夜晚或灯光昏暗时，省电开关处于准备工作状态，当有人经过开关附近时，脚踏声，声音，拍手等都可以打开省电开关。灯亮后，约40秒后延时省电开关自动关闭，灯熄灭。该开关适用于走廊，走廊，洗手间，厕所等公共场所，以节省电力和延长灯的使用寿命。它为人们的生活带来了很多便利，并得到了广泛的应用。该电路是使用独立元件的声控延迟电路。电路原理图如下图所示（电路图见图3）。原理图显示220V灯直接整流。输入端子与25W灯泡串联连接，输出端子连接到晶闸管（负载）电源电路稳压电路。稳压电路为麦克风放大，音

56、频放大等提供8.2V直流电源，麦克风放大，声音信号可转换为电信号。然后通过音频放大器放大，使信号足够大;检测音频信号的正半周期，即将音频信号转换为DC信号。在延迟电路被发送到控制电路之后，控制电路控制晶闸管。如果晶闸管断开，则整流器电路负载断开。如果打开，整流器电路负载开启。光敏控制电路将照明转换成电信号，以控制音频信号向后传输。可以看出，电路的灯泡由晶闸管控制，晶闸管由麦克风获得的音频信号和光敏电阻控制，从而实现声音控制和光控制;光亮的时间由延迟电路的长度决定。2、 设计方案利用门电路来完成声光控的调节图8 声光控的调节电路图3、 总体设计方案整个电路由电源电路，放大电路，声音控制电路，光控

57、制电路和延迟电路组成。(1) 白天或黑夜明亮时，整个电路由光控部分控制,声控部分不起作用。光控电路对外界光亮程度进行检测,输出与光亮程度相对应的电压信号,因此灯泡在白天不亮。此时，即使有声音，灯泡也不会亮起。(2) 当光线较暗时，负载电路的开/关由语音控制部分控制。语音控制电路主要将声音信号转换为电信号，并且电路是否接通取决于声音信号的强度。当声强达到一定水平时，电路自动开启以点亮灯泡。(3) 当光线较暗时，负载电路的开/关由语音控制部分控制。语音控制电路主要将声音信号转换为电信号，并且电路是否接通取决于声音信号的强度。(4) 当声强达到一定水平时，电路自动开启以点亮灯泡。总体设计流程如图9所

58、示。图9 总体设计流程图4、 电路原理设计原理框图根据总体设计流程图设计，如图10所示。图10 系统原理图5、 方案论证整流电路使用桥式整流电路，二极管稳压电路，滤波电容和电阻。晶闸管开关作为开关非常重要。该开关控制整流电路的操作以控制灯的开和关。稳压电路需要8.2V稳定电压，要求不高。所以我们用它来放大麦克风来实现声音控制功能。有必要设置麦克风放大电路，主要是麦克风拾音电路（即声音信号变为电信号电路，由于声音小，所以增加了放大电路和放大电路光敏控制电路实现了光控制的功能，可以用光敏电阻实现。音频放大电路由于麦克风输出的音频信号很小，不能满足检测的需要，二极管音频放大电路设置数千次。检测电路的

59、音频信号是AC信号。晶闸管不受AC信号控制。需要将其转换为直流信号以控制晶闸管。因为它是一个小信号，它必须反映信号信号值的变化。当灯点亮时，延迟电路需要延迟。检测输出DC电压通过延迟电路消失并保持一段时间。保持时间的长度由延迟电路的参数确定。实际上，延迟电路由RC电路组成，时间常数= RC，这是可控电压。控制电路是用于控制晶闸管栅极的开关电路。其输入由延迟端的延迟电路发送的电压控制，输出控制晶闸管的导通。论证方案：声源产生的声音信号在声电转换器之后转换为弱电信号，信号被放大并发送到处理器进行处理，处理器转换一组不同振幅的声波信号和频率分为一个状态。控制信号改变，信号通过延迟处理电路达到设计要求

60、时间和设计要求功能，负载动作由执行器直接控制。6、 电路如何工作声光控制延迟开关的原理图如图3所示。电路的主要部件是数字集成电路CD4011，它包含四个独立的与非门IC1AIC1D，使电路结构简单，操作简单。可靠性高。顾名思义，声光控制延迟开关使用声音来控制开关的“接通”。几分钟后，延迟开关“自动关闭”。因此，整个电路的功能是打开声音信号并成为电子开关的打开动作。声音信号（脚步声，掌声等）由驻极体麦克风MIC接收并转换成电信号，该信号通过c3耦合到ICIB基组以进行电压放大，并且放大的信号被发送到NAND门（ IC1A）引脚2，r8偏置设置电阻，c6是电源滤波电容。为了使声光控制开关在白天打开

61、，即光线不亮，光控电路由光敏二极管等元件组成，r9和D5组成串联分压电路，电压当夜晚环境不光时，光电二极管的下降很大。 D5两端的电压很高，即高电平为t =2r8c1。更改r9或c1的值可以更改延迟时间以满足不同的目的。 ICIC和ICID4形成一个两阶段整形电路，对方波信号进行整形。当c2充电到一定电平时，信号在NAND门ICIC和ICID之后输出到高电平，使得单向晶闸管导通，电子开关闭合;当c2充满电时，它只放电到r2，当放电到一定功率时正常时，NAND门IC1C和ICID的输出为低电平，单向晶闸管关闭，电子开关关闭，打开和关闭完整的电子开关。二极管D1D4将桥接整流AC 220v，成为脉

62、动直流电源，并通过r1降压。经过D6滤波后，它是电路的直流电源，为bm，vt，ic等供电。直流稳压电源的方框图由不同类型的电子电路组成。电子电路需要直流电源才能正常工作，电气设备的直流电源装置称为直流稳压电源。直流稳压电源可将200V AC输入电压转换为稳定的DC电压。直流稳压电源的框图如下所示。图11 直流稳压电源的原理图图中变压器电路的功能是将220V AC转换为电路所需的低压AC。整流电路的作用是将输入交流电转换为单向脉动直流电，半波整流或桥式整流电路可以达到整流的目的。整流电路图如下:图12 整流电路图（2） 、滤波稳压电路滤波器电路的功能是平滑整流输出的单向纹波电压。最简单的滤波器电

63、路是电容器。由电容滤波器电路处理后的桥式整流电路输出的波形的输出电压波形如下图所示。电压调节器电路的功能是稳定电源的输出电压，并且经常使用电压调节器电路。虽然稳压管稳压电路结构简单，但稳压电路的输出电流小，输出电压不可调。在很多场合下不适用,利用三极管输出电压可调的特点也可以实现稳压的目的。本电路的滤波稳压部分如下图所示:图13 滤波稳压部分电路图（3） 声光控电路声音控制电路由晶闸管SCR，麦克风MIC和声音控制电路组成。 LED灯负载RL串联连接到晶闸管SCR并连接到电源。麦克风将声音信号转换为电信号，并且语音控制电路通过声音信号控制晶闸管SCR。导通状态的特征在于：声控电路包括电源部分，谐振放大部分和触发器，电源部分通过电容降压提供声控电路所需的直流电压，整流和电压调节，并且谐振放大部分包括多极晶体管放大，麦克风连接到第一级放大晶体管的基极并且电容耦合。由电感器和电容器组成的振荡电路连接到最终放大器的基极，放大的信号影响触发器的翻转并最终控制晶闸管的电位。光敏电阻的工作原理是基于内部光电效应。当光敏电阻暴露在光线下时，价带中的电子吸收光子能量，然后转变为导带，变成自由电子，同时产生空穴。电子 - 空穴对的出现使电阻器的速率变小。光